SpringBoot-如何设计优秀的后端接口?
在实际工作中，我们需要经常跟第三方平台打交道，可能会对接第三方平台API接口，或者提供API接口给第三方平台调用。
那么问题来了，如果设计一个优雅的API接口，能够满足：安全性、可重复调用、稳定性、好定位问题等多方面需求？
今天跟大家一起聊聊设计API接口时，需要注意的一些地方，希望对你会有所帮助。
最近无意间获得一份BAT大厂大佬写的刷题笔记，一下子打通了我的任督二脉，越来越觉得算法没有想象中那么难了。
- 签名
为了防止API接口中的数据被篡改，很多时候我们需要对API接口做签名。
接口请求方将请求参数 + 时间戳 + 密钥拼接成一个字符串，然后通过md5等hash算法，生成一个前面sign。
然后在请求参数或者请求头中，增加sign参数，传递给API接口。
API接口的网关服务，获取到该sign值，然后用相同的请求参数 + 时间戳 + 密钥拼接成一个字符串，用相同的m5算法生成另外一个sign，对比两个sign值是否相等。
如果两个sign相等，则认为是有效请求，API接口的网关服务会将给请求转发给相应的业务系统。
如果两个sign不相等，则API接口的网关服务会直接返回签名错误。
问题来了：签名中为什么要加时间戳？
答：为了安全性考虑，防止同一次请求被反复利用，增加了密钥没破解的可能性，我们必须要对每次请求都设置一个合理的过期时间，比如：15分钟。
这样一次请求，在15分钟之内是有效的，超过15分钟，API接口的网关服务会返回超过有效期的异常提示。
目前生成签名中的密钥有两种形式：
一种是双方约定一个固定值privateKey。
另一种是API接口提供方给出AK/SK两个值，双方约定用SK作为签名中的密钥。AK接口调用方作为header中的accessKey传递给API接口提供方，这样API接口提供方可以根据AK获取到SK，而生成新的sgin。
- 加密
有些时候，我们的API接口直接传递的非常重要的数据，比如：用户的银行卡号、转账金额、用户身份证等，如果将这些参数，直接明文，暴露到公网上是非常危险的事情。
由此，我们需要对数据进行加密。
目前使用比较多的是用BASE64加解密。
我们可以将所有的数据，安装一定的规律拼接成一个大的字符串，然后在加一个密钥，拼接到一起。
然后使用JDK1.8之后的Base64工具类处理，效果如下：
【加密前的数据】www.baidu.com
【加密后的数据】d3d3LmJhaWR1LmNvbQ==
为了安全性，使用Base64可以加密多次。
API接口的调用方在传递参数时，body中只有一个参数data，它就是base64之后的加密数据。
API接口的网关服务，在接收到data数据后，根据双方事先预定的密钥、加密算法、加密次数等，进行解密，并且反序列化出参数数据。
- ip白名单
为了进一步加强API接口的安全性，防止接口的签名或者加密被破解了，攻击者可以在自己的服务器上请求该接口。
需求限制请求ip，增加ip白名单。
只有在白名单中的ip地址，才能成功请求API接口，否则直接返回无访问权限。
ip白名单也可以加在API网关服务上。
但也要防止公司的内部应用服务器被攻破，这种情况也可以从内部服务器上发起API接口的请求。
这时候就需要增加web防火墙了，比如：ModSecurity等。
- 限流
如果你的API接口被第三方平台调用了，这就意味着着，调用频率是没法控制的。
第三方平台调用你的API接口时，如果并发量一下子太高，可能会导致你的API服务不可用，接口直接挂掉。
由此，必须要对API接口做限流。
限流方法有三种：
对请求ip做限流：比如同一个ip，在一分钟内，对API接口总的请求次数，不能超过10000次。
对请求接口做限流：比如同一个ip，在一分钟内，对指定的API接口，请求次数不能超过2000次。
对请求用户做限流：比如同一个AK/SK用户，在一分钟内，对API接口总的请求次数，不能超过10000次。
我们在实际工作中，可以通过nginx，redis或者gateway实现限流的功能。
- 参数校验
我们需要对API接口做参数校验，比如：校验必填字段是否为空，校验字段类型，校验字段长度，校验枚举值等等。
这样做可以拦截一些无效的请求。
比如在新增数据时，字段长度超过了数据字段的最大长度，数据库会直接报错。
但这种异常的请求，我们完全可以在API接口的前期进行识别，没有必要走到数据库保存数据那一步，浪费系统资源。
有些金额字段，本来是正数，但如果用户传入了负数，万一接口没做校验，可能会导致一些没必要的损失。
还有些状态字段，如果不做校验，用户如果传入了系统中不存在的枚举值，就会导致保存的数据异常。
由此可见，做参数校验是非常有必要的。
在Java中校验数据使用最多的是hiberate的Validator框架，它里面包含了@Null、@NotEmpty、@Size、@Max、@Min等注解。
用它们校验数据非常方便。
当然有些日期字段和枚举字段，可能需要通过自定义注解的方式实现参数校验。
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- 统一返回值
我之前调用过别人的API接口，正常返回数据是一种json格式，比如：
{
“code”:0,
“message”:null,
“data”:[{“id”:123,“name”:“abc”}]
},
签名错误返回的json格式：
{
“code”:1001,
“message”:“签名错误”,
“data”:null
}
没有数据权限返回的json格式：
{
“rt”:10,
“errorMgt”:“没有权限”,
“result”:null
}
这种是比较坑的做法，返回值中有多种不同格式的返回数据，这样会导致对接方很难理解。
出现这种情况，可能是API网关定义了一直返回值结构，业务系统定义了另外一种返回值结构。如果是网关异常，则返回网关定义的返回值结构，如果是业务系统异常，则返回业务系统的返回值结构。
但这样会导致API接口出现不同的异常时，返回不同的返回值结构，非常不利于接口的维护。
其实这个问题我们可以在设计API网关时解决。
业务系统在出现异常时，抛出业务异常的RuntimeException，其中有个message字段定义异常信息。
所有的API接口都必须经过API网关，API网关捕获该业务异常，然后转换成统一的异常结构返回，这样能统一返回值结构。
- 统一封装异常
我们的API接口需要对异常进行统一处理。
不知道你有没有遇到过这种场景：有时候在API接口中，需要访问数据库，但表不存在，或者sql语句异常，就会直接把sql信息在API接口中直接返回。
返回值中包含了异常堆栈信息、数据库信息、错误代码和行数等信息。
如果直接把这些内容暴露给第三方平台，是很危险的事情。
有些不法分子，利用接口返回值中的这些信息，有可能会进行sql注入或者直接脱库，而对我们系统造成一定的损失。
因此非常有必要对API接口中的异常做统一处理，把异常转换成这样：
{
“code”:500,
“message”:“服务器内部错误”,
“data”:null
}
返回码code是500，返回信息message是服务器内部异常。
这样第三方平台就知道是API接口出现了内部问题，但不知道具体原因，他们可以找我们排查问题。
我们可以在内部的日志文件中，把堆栈信息、数据库信息、错误代码行数等信息，打印出来。
我们可以在gateway中对异常进行拦截，做统一封装，然后给第三方平台的是处理后没有敏感信息的错误信息。
- 请求日志
在第三方平台请求你的API接口时，接口的请求日志非常重要，通过它可以快速的分析和定位问题。
我们需要把API接口的请求url、请求参数、请求头、请求方式、响应数据和响应时间等，记录到日志文件中。
最好有traceId，可以通过它串联整个请求的日志，过滤多余的日志。
当然有些时候，请求日志不光是你们公司开发人员需要查看，第三方平台的用户也需要能查看接口的请求日志。
这时就需要把日志落地到数据库，比如：mongodb或者elastic search，然后做一个UI页面，给第三方平台的用户开通查看权限。这样他们就能在外网查看请求日志了，他们自己也能定位一部分问题。
- 幂等设计
第三方平台极有可能在极短的时间内，请求我们接口多次，比如：在1秒内请求两次。有可能是他们业务系统有bug，或者在做接口调用失败重试，因此我们的API接口需要做幂等设计。
也就是说要支持在极短的时间内，第三方平台用相同的参数请求API接口多次，第一次请求数据库会新增数据，但第二次请求以后就不会新增数据，但也会返回成功。
这样做的目的是不会产生错误数据。
我们在日常工作中，可以通过在数据库中增加唯一索引，或者在redis保存requestId和请求参来保证接口幂等性。
对接口幂等性感兴趣的小伙伴，可以看看我的另一篇文章《高并发下如何保证接口的幂等性？》，里面有非常详细的介绍。
- 限制记录条数
对于对我提供的批量接口，一定要限制请求的记录条数。
如果请求的数据太多，很容易造成API接口超时等问题，让API接口变得不稳定。
通常情况下，建议一次请求中的参数，最多支持传入500条记录。
如果用户传入多余500条记录，则接口直接给出提示。
建议这个参数做成可配置的，并且要事先跟第三方平台协商好，避免上线后产生不必要的问题。
- 压测
上线前我们务必要对API接口做一下压力测试，知道各个接口的qps情况。
以便于我们能够更好的预估，需要部署多少服务器节点，对于API接口的稳定性至关重要。
之前虽说对API接口做了限流，但是实际上API接口是否能够达到限制的阀值，这是一个问号，如果不做压力测试，是有很大风险的。
比如：你API接口限流1秒只允许50次请求，但实际API接口只能处理30次请求，这样你的API接口也会处理不过来。
我们在工作中可以用jmeter或者apache benc对API接口做压力测试。
- 异步处理
一般的API接口的逻辑都是同步处理的，请求完之后立刻返回结果。
但有时候，我们的API接口里面的业务逻辑非常复杂，特别是有些批量接口，如果同步处理业务，耗时会非常长。
这种情况下，为了提升API接口的性能，我们可以改成异步处理。
在API接口中可以发送一条mq消息，然后直接返回成功。之后，有个专门的mq消费者去异步消费该消息，做业务逻辑处理。
直接异步处理的接口，第三方平台有两种方式获取到。
第一种方式是：我们回调第三方平台的接口，告知他们API接口的处理结果，很多支付接口就是这么玩的。
第二种方式是：第三方平台通过轮询调用我们另外一个查询状态的API接口，每隔一段时间查询一次状态，传入的参数是之前的那个API接口中的id集合。
- 数据脱敏
有时候第三方平台调用我们API接口时，获取的数据中有一部分是敏感数据，比如：用户手机号、银行卡号等等。
这样信息如果通过API接口直接保留到外网，是非常不安全的，很容易造成用户隐私数据泄露的问题。
这就需要对部分数据做数据脱敏了。
我们可以在返回的数据中，部分内容用星号代替。
已用户手机号为例：182****887。
这样即使数据被泄露了，也只泄露了一部分，不法分子拿到这份数据也没啥用。
- 完整的接口文档
说实话，一份完整的API接口文档，在双方做接口对接时，可以减少很多沟通成本，让对方少走很多弯路。
接口文档中需要包含如下信息：
接口地址
请求方式，比如：post或get
请求参数和字段介绍
返回值和字段介绍
返回码和错误信息
加密或签名示例
完整的请求demo
额外的说明，比如：开通ip白名单。
接口文档中最好能够统一接口和字段名称的命名风格，比如都用驼峰标识命名。
接口地址中可以加一个版本号v1，比如：v1/query/getCategory，这样以后接口有很大的变动，可以非常方便升级版本。
统一字段的类型和长度，比如：id字段用Long类型，长度规定20。status字段用int类型，长度固定2等。
统一时间格式字段，比如：time用String类型，格式为：yyyy-MM-dd HH:mm:ss。
接口文档中写明AK/SK和域名，找某某单独提供等。
写在最后
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